INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI zakład układów i sieci elektroenergetycznych
nazwa laboratorium
Prowadzący:		dr inż. Andrzej Kwapisz
Temat:		Modelowanie jednofazowego obwodu prądu przemiennego z odbiornikiem RC Modelowanie rezonansu szeregowego. Modelowanie zwarć w sieci średniego napięcia.
Nr ćwiczenia:			Data wykonania ćwiczenia:
Nr stanowiska:			Data oddania sprawozdania:	25.01.2009
Grupa:		E2
Wykonał:		Jakub Mozolewski		Uwagi:
Ocena:

1. Modelowanie jednofazowego obwodu prądu przemiennego z odbiornikiem RC

Schemat

L = 9,6 mH

R = 3 Ω

Otrzymane przebiegi napięć i prądów pomiędzy poszczególnymi punktami układu

2. Modelowanie rezonansu szeregowego.

Wstęp teoretyczny

Rezonansem napięć nazywamy taki stan obwodu szeregowego RLC, w którym impedancja obwodu ma charakter wyłącznie czynny. Zachodzi to wówczas, gdy: X_L=X_C. Równość obu reaktancji może być osiągnięta bądź drogą zmiany wartości elementów L, C, bądź też drogą zmiany częstotliwości źródła zasilającego. Nastąpi to dla tzw. „pulsacji rezonansowej”:
. Impedancja obwodu w stanie rezonansu osiąga wartość minimalną Z₀=R, zaś prąd osiąga wartość maksymalną:
.

Za kryterium wystąpienia rezonansu przyjęto zgodność faz napięcia zasilającego i prądu. Jest to tzw. rezonans fazowy. Występująca równocześnie z nim wartość ekstremalna prądu, a więc tzw. rezonans amplitudowy ma miejsce tylko w przypadkach idealnych. W układzie rzeczywistym rezonans fazowy nie występuje równocześnie z rezonansem amplitudowym.

Schemat

L = 9,6 mH

R = 3 Ω

f = 50 Hz

Otrzymane przebiegi napięć i prądów pomiędzy poszczególnymi punktami układu

1. X_c = X_rez, f_s = 50Hz

2. X_c = 2X_rez, f_s = 50Hz

3. X_c = 0,5X_rez, f_s = 50Hz

4. X_c = X_rez, f_s = 60Hz

3. Modelowanie zwarć w trójfazowej sieci elektroenergetycznej

Schemat

Otrzymane przebiegi napięć i prądów

1. Linia napowietrzna:

1. Rezystancja doziemna R_d = 6Ω

2. Rezystancja doziemna R_d = 600Ω

2. Linia kablowa

1. Rezystancja doziemna R_d = 6Ω

2. Rezystancja doziemna R_d = 600Ω

3. Zwarcie międzyfazowe dla linii kablowej:

Wnioski

Program ATPDraw jest dobrym programem do symulacji obwodów elektrycznych. Jego zalety doceniłby każdy elektryk projektujący obwody elektryczne. Przy określonych przez projektanta parametrach układu oraz opcjach, takich jak czas symulacji, czas załączenia, wyłączenia oraz skala, program wyznaczy i wykreśli przebiegi napięć i prądów na wybranych elementach obwodu. Można stwierdzić, że przydatność takiego programu jest niewspółmierna do obliczeń jakie należałoby wykonywać ręcznie projektując układ. Zwłaszcza że wynik programu jest przedstawiany w postaci wykresu a więc mamy tu do czynienia z łatwą możliwością podglądania „zachowania” się układu względem czasu. Jak widać, charakterystyki przy badanych odwodach program wykreślił poprawnie, zgodnie z oczekiwaniami. W części dotyczącej rezonansu wyraźnie widać jak zmieniają się przebiegi napięć na poszczególnych elementach i prądu w obwodzie w zależności od wartości reaktancji pojemnościowej i od częstotliwości źródła zasilającego. Charakterystyka jest zgodna z oczekiwaniami dla rezonansu w szeregowym obwodzie RLC. W części dotyczącej zwarć w trójfazowej sieci elektroenergetycznej, charakterystyki także są zgodne z naszymi oczekiwaniami. Widać wyraźnie jak zachowują się napięcia przy zwarciu międzyfazowym w przypadku zwarcia jednofazowego i międzyfazowego. Symulacja taka bardzo ułatwia pracę projektantowi w doborze parametrów projektowanego obwodu, takich jak przekroje przewodów czy zabezpieczenia.

Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych, oprócz tego, że mogą wprowadzać zagrożenie dla życia i zdrowia ludzkiego, to mogą prowadzić do uszkodzenia części urządzeń. Naprawa niekiedy może nieść za sobą poważne koszty. Należy też wziąć pod uwagę czas wyłączenia części odbiorców z dostępu do energii elektrycznej.

1

---